CN106375460A - 一种动车组高速数据无线传输系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种动车组高速数据无线传输系统,包括车载终端和地面控制中心服务器,车载终端与地面控制中心之间连接有无线数据传输装置,车载终端包括安装机盒,安装机盒的内部安装有集成电路板,上表面镶嵌有液晶触摸屏和操作按键,集成电路板上焊接有主控芯片,主控芯片的数据端连接有数据采集模块和数据存储模块,主控芯片还连接有GPS接收模块,且主控芯片的通信接口连接到无线数据传输装置;无线数据传输装置包括实时数据传输模块和非实时数据传输模块,地面控制中心服务器连接有网络接入设备,且中心服务器还内置有本地中心数据库。本发明能够方便快捷地实现车地高速数据通信。

Description

一种动车组高速数据无线传输系统
技术领域
本发明涉及车载通信技术领域,具体为一种动车组高速数据无线传输系统。
背景技术
中国的动车组列车分为三大级别:高速动车组(时速250及其以上,标号G),目前还没有上限时速;一般动车组或中速的(标号D,时速160和200公里)、低速动车组(时速140公里的,以适应城市轻轨)。随着我国高速铁路的快速发展,大量高速动车组投入了商业运营。这对于直接承担铁路运输任务的高速动车组的质量性能、运用效率和行车安全提出了更高的要求。由于动车高铁的运动速度非常快,容易造成对普通数据通信方式的通信质量影响,不能够实现数据及时传输和实时监控,产生传输延时造成更大的影响。
发明内容
针对以上问题,本发明提供了一种动车组高速数据无线传输系统,能够方便快捷地实现车地高速数据通信,可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种动车组高速数据无线传输系统,包括车载终端和地面控制中心服务器,所述车载终端与地面控制中心之间连接有无线数据传输装置,所述车载终端包括安装机盒,所述安装机盒的内部安装有集成电路板,上表面镶嵌有液晶触摸屏和操作按键,所述集成电路板上焊接有主控芯片,所述主控芯片的数据端连接有数据采集模块和数据存储模块,所述主控芯片还连接有GPS接收模块,且主控芯片的通信接口连接到无线数据传输装置;所述无线数据传输装置包括实时数据传输模块和非实时数据传输模块,所述实时数据传输模块和非实时数据传输模块均与地面控制中心服务器进行数据传输;所述地面控制中心服务器连接有网络接入设备,且中心服务器还内置有本地中心数据库。
作为本发明一种优选的技术方案,所述数据采集模块包括数据采集卡和监控摄像头,所述数据采集卡的输入端连接有传感器组,监控摄像头的输出端连接有CMOS转换器,所述数据采集卡与CMOS转换器连接到主控芯片的数据输入端。
作为本发明一种优选的技术方案,所述主控芯片采用内置有NIOS嵌入式处理器软核的FPGA控制器,所述主控芯片内置有LCD驱动器和以太网控制器,所述LCD驱动器连接到液晶触摸屏和操作按键,以太网控制器连接到GPS接收模块。
作为本发明一种优选的技术方案,所述数据存储模块包括DDR存储器、FLASH闪存器和USB数据接口,所述USB数据接口镶嵌在安装机盒的侧边。
作为本发明一种优选的技术方案,所述GPS接收模块包括GPS接收器,所述GPS接收器的输出端连接有带通滤波器,输入端连接有信号放大器。
作为本发明一种优选的技术方案,所述实时数据传输模块包括GPRS收发器和无线网络配置器,所述GPRS收发器的输入端连接有GPRS转换接口。
作为本发明一种优选的技术方案,所述非实时数据传输模块包括WIFI适配器和WIFI信号收发器。
作为本发明一种优选的技术方案,所述WIFI信号收发器与GPRS收发器输出端并联有WLAN/GSM二合一收发天线,所述WIFI信号收发器与GPRS转换接口的输入端均连接有编解码器。
作为本发明一种优选的技术方案,所述安装机盒内还安装有蓄电池,所述蓄电池的输出端连接有直流电压变换器,所述直流电压变换器连接到各个单元的电源端。
作为本发明一种优选的技术方案,所述网络接入设备14包括网络交换机和无线路由器。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:该动车组高速数据无线传输系统,通过设置监控摄像头和传感器组,对车厢内的数据进行实时采集操作;通过设置GPS接收模块,利用GPS接收器接收卫星信号实现实时定位操作;通过设置实时数据传输模块,利用GPRS收发器和无线网络配置器实现实时数据传输;通过设置非实时数据传输模块,利用WIFI适配器和WIFI信号收发器实现无线数据总传输,保证数据传输的完整性;本发明能够方便快捷地实现车地高速数据通信。
附图说明
图1为本发明结构示意图;
图2为车载终端结构示意图。
图中:1-车载终端;2-地面控制中心服务器;3-无线数据传输装置;4-安装机盒;5-集成电路板;6-液晶触摸屏;7-操作按键;8-主控芯片;9-数据采集模块;10-数据存储模块;11-GPS接收模块;12-实时数据传输模块;13-非实时数据传输模块;14-网络接入设备;15-本地中心数据库;16-数据采集卡;17-监控摄像头;18-传感器组;19-CMOS转换器;20-LCD驱动器;21-以太网控制器;22-DDR存储器;23-FLASH闪存器;24-USB数据接口;25-GPS接收器;26-带通滤波器;27-信号放大器;28-GPRS收发器;29-无线网络配置器;30-GPRS转换接口;31-WIFI适配器;32-WIFI信号收发器;33-直流电压变换器;34-WLAN/GSM二合一收发天线;35-编解码器;36-蓄电池;37-网络交换机;38-无线路由器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例:
请参阅图1和图2,本发明提供一种技术方案:一种动车组高速数据无线传输系统,包括车载终端1和地面控制中心服务器2,所述车载终端1与地面控制中心2之间连接有无线数据传输装置3,所述车载终端1包括安装机盒4,所述安装机盒4的内部安装有集成电路板5,上表面镶嵌有液晶触摸屏6和操作按键7,所述集成电路板5上焊接有主控芯片8,所述主控芯片8的数据端连接有数据采集模块9和数据存储模块10,所述主控芯片8还连接有GPS接收模块11,且主控芯片8的通信接口连接到无线数据传输装置3;所述无线数据传输装置3包括实时数据传输模块12和非实时数据传输模块13,所述实时数据传输模块12和非实时数据传输模块13均与地面控制中心服务器2进行数据传输;所述地面控制中心服务器2连接有网络接入设备14,且地面控制中心服务器2还内置有本地中心数据库15;
所述数据采集模块9包括数据采集卡16和监控摄像头17,所述数据采集卡16的输入端连接有传感器组18,监控摄像头17的输出端连接有CMOS转换器19,所述数据采集卡16与CMOS转换器19连接到主控芯片8的数据输入端;所述主控芯片8采用内置有NIOS嵌入式处理器软核的FPGA控制器,所述主控芯片8内置有LCD驱动器20和以太网控制器21,所述LCD驱动器20连接到液晶触摸屏6和操作按键7,以太网控制器21连接到GPS接收模块11;所述数据存储模块10包括DDR存储器22、FLASH闪存器23和USB数据接口24,所述USB数据接口24镶嵌在安装机盒4的侧边;
所述GPS接收模块11包括GPS接收器25,所述GPS接收器25的输出端连接有带通滤波器26,输入端连接有信号放大器27;所述实时数据传输模块12包括GPRS收发器28和无线网络配置器29,所述GPRS收发器28的输入端连接有GPRS转换接口30;所述非实时数据传输模块13包括WIFI适配器31和WIFI信号收发器32;所述WIFI信号收发器32与GPRS收发器28输出端并联有WLAN/GSM二合一收发天线34,所述WIFI信号收发器32与GPRS转换接口30的输入端均连接有编解码器35;所述安装机盒4内还安装有蓄电池36,所述蓄电池36的输出端连接有直流电压变换器33,所述直流电压变换器33连接到各个单元的电源端;所述网络接入设备14包括网络交换机37和无线路由器38。
本发明的工作原理:所述车载终端1安装在高速行驶的动车上,用于对行驶过程的状态参数采集,并且控制进行数据收发控制,所述地面控制中心服务器2用于接收来自车载终端1的数据,以动态跟踪监控高速动车组及设备的健康状态和运行数据,当动车组发生故障时,地面监控人员可以立即获取到故障车次、故障名称、当前位置、故障环境变量等信息;所述无线数据传输装置3用于实现数据实时传输和非实时传输,保证数据通信畅通;
GPRS(通用分组无线业务)是一种基于GSM的无线分组交换技术,提供端到端的、广域的无线IP连接,底层基于TCP/IP协议,可与Internet无缝连接,GSM/GPRS是目前覆盖面积最全的无线通信网络,传输费用也较为低廉;WLAN(无线局域网),基于IEEE802.11系列标准,数据传输速率较高,例如t1IEEE802.1lb,使用2.4G频段,最大可支持11Mbps的速率;
(1)所述安装机盒4采用绝缘材料制成,且具有良好的保护性能,能够方便地将车载装置1安装在车厢内,所述集成电路板5用于焊接所有的电路板,所述主控芯片8采用FPGA控制器,利用并行处理方式进行数据采集和数据处理,大大提高了处理速度,且主控芯片8搭载有Linux操作系统;所述LCD驱动器20用于驱动液晶触摸屏6和操作按键7,实现输入输出电平转换,所述操作按键7用于进行数据输入和工作状态模式选择,所述液晶触摸屏6可以显示当前的操作界面,并实时详述数据和进行相应的输入操作;所述主控芯片8接收到相应的处理指令后,开始执行相应的操作;
(2)所述数据采集模块9用于进行数据采集操作,所述传感器组18用于进行当前的数据采集操作,包括当前的动车的行驶速度、设备的健康状态和运行数据,所述数据采集卡16将采集到的模拟信号转换成数字信号,所述监控摄像头17用于采集当前的车厢内的实时动态图像,采集到的图像通过CMOS转换器19直接转换成数字信号,然后跟传感器组18采集到的数据传输到主控芯片8;所述主控芯片8将采集到的数据先存储至主控芯片8中的DDR存储器22中,所述DDR存储器22将采集到的数据先缓存以供后续处理,主控芯片8然后从FLASH闪存器23中读取处理程序,将采集到数据进行处理后存储至DDR存储器22中建立动态数据库,同时还可以直接通过USB数据接口24连接移动U盘进行数据拷贝;
(3)所述GPS接收模块11用于进行接收卫星定位信号,所述GPS接收器25用于进行通信状态配置,并且控制从规定的信道接收信号,所述信号放大器27将接收到的数据进行放大操作,放大接收到的卫星信号,从而提高定位精确度,所述带通滤波器26将接收放大后的信号进行滤波操作,再转换成当前的经纬度信号,从而确定当前的位置信息;
(4)所述无线数据传输装置3用于进行无线数据传输,所述编解码器35将采集到数据进行解码,将待发送数据进行加密编码;所述实时数据传输模块12利用GPRS技术将高速动车组实时主故障数据、画面通报数据、实时运行数据、自诊断数据等实时发送到地面控制中心服务器2,所述无线网络配置器29用于进行网络传输通道配置,所述GPRS转换接口30将编码后的数据转换成射频信号,然后通过GPRS收发器28将射频信号发送出去;所述非实时数据传输模块13将动车组及设备的详细运行记录数据和日志等信息在列车到站后进行传输,所述WIFI适配器31用于进行WLAN热点搜索和配置,所述WIFI信号收发器32按照连接好的通信传输通道,将数据发送输出;所述WLAN/GSM二合一收发天线34能够有效将发送信号进行放大,增强信号传输性能;
(5)所述蓄电池36为整个装置供电,所述直流电压变换器33将蓄电池36输出的电压转换成合适的直流电在送入到各个模块的电源端;所述地面控制中心服务器2采用计算能力强大的专用计算机,通过网络接入设备14接入到通信网络当中;所述网络接入设备14包括网络交换机和无线路由器,无线路由器可以形成WLAN热点,连接非实时数据传输模块13,网络交换机将接收到的数据进行解包操作,或者将待发送数据进行打包操作;所述地面控制中心服务器2将接收到的数据进行分析处理并建立本地中心数据库15。
该动车组高速数据无线传输系统,通过设置监控摄像头17和传感器组18,对车厢内的数据进行实时采集操作;通过设置GPS接收模块11,利用GPS接收器25接收卫星信号实现实时定位操作;通过设置实时数据传输模块12,利用GPRS收发器28和无线网络配置器实29现实时数据传输;通过设置非实时数据传输模块13,利用WIFI适配器31和WIFI信号收发器32实现无线数据总传输,保证数据传输的完整性;本发明能够方便快捷地实现车地高速数据通信。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种动车组高速数据无线传输系统,包括车载终端(1)和地面控制中心服务器(2),所述车载终端(1)与地面控制中心(2)之间连接有无线数据传输装置(3),其特征在于:所述车载终端(1)包括安装机盒(4),所述安装机盒(4)的内部安装有集成电路板(5),上表面镶嵌有液晶触摸屏(6)和操作按键(7),所述集成电路板(5)上焊接有主控芯片(8),所述主控芯片(8)的数据端连接有数据采集模块(9)和数据存储模块(10),所述主控芯片(8)还连接有GPS接收模块(11),且主控芯片(8)的通信接口连接到无线数据传输装置(3);所述无线数据传输装置(3)包括实时数据传输模块(12)和非实时数据传输模块(13),所述实时数据传输模块(12)和非实时数据传输模块(13)均与地面控制中心服务器(2)进行数据传输;所述地面控制中心服务器(2)连接有网络接入设备(14),且地面控制中心服务器(2)还内置有本地中心数据库(15)。
2.根据权利要求1所述的一种动车组高速数据无线传输系统,其特征在于:所述数据采集模块(9)包括数据采集卡(16)和监控摄像头(17),所述数据采集卡(16)的输入端连接有传感器组(18),监控摄像头(17)的输出端连接有CMOS转换器(19),所述数据采集卡(16)与CMOS转换器(19)连接到主控芯片(8)的数据输入端。
3.根据权利要求1所述的一种动车组高速数据无线传输系统,其特征在于:所述主控芯片(8)采用内置有NIOS嵌入式处理器软核的FPGA控制器,所述主控芯片(8)内置有LCD驱动器(20)和以太网控制器(21),所述LCD驱动器(20)连接到液晶触摸屏(6)和操作按键(7),以太网控制器(21)连接到GPS接收模块(11)。
4.根据权利要求1所述的一种动车组高速数据无线传输系统,其特征在于:所述数据存储模块(10)包括DDR存储器(22)、FLASH闪存器(23)和USB数据接口(24),所述USB数据接口(24)镶嵌在安装机盒(4)的侧边。
5.根据权利要求1所述的一种动车组高速数据无线传输系统,其特征在于:所述GPS接收模块(11)包括GPS接收器(25),所述GPS接收器(25)的输出端连接有带通滤波器(26),输入端连接有信号放大器(27)。
6.根据权利要求1所述的一种动车组高速数据无线传输系统,其特征在于:所述实时数据传输模块(12)包括GPRS收发器(28)和无线网络配置器(29),所述GPRS收发器(28)的输入端连接有GPRS转换接口(30)。
7.根据权利要求1所述的一种动车组高速数据无线传输系统,其特征在于:所述非实时数据传输模块(13)包括WIFI适配器(31)和WIFI信号收发器(32)。
8.根据权利要求1所述的一种动车组高速数据无线传输系统,其特征在于:所述WIFI信号收发器(32)与GPRS收发器(28)输出端并联有WLAN/GSM二合一收发天线(34),所述WIFI信号收发器(32)与GPRS转换接口(30)的输入端均连接有编解码器(35)。
9.根据权利要求1所述的一种动车组高速数据无线传输系统,其特征在于:所述安装机盒(4)内还安装有蓄电池(36),所述蓄电池(36)的输出端连接有直流电压变换器(33),所述直流电压变换器(33)连接到各个单元的电源端。
10.根据权利要求1所述的一种动车组高速数据无线传输系统,其特征在于:所述网络接入设备(14)包括网络交换机(37)和无线路由器(38)。
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